Dans le monde des batteries, la durée est roi

Qu'elle soit nichée dans le plus petit portable ou fournissant une puissance de secours pour le réseau électrique

In the realm of batteries, duration is king. Whether we're talking about the smallest wearable or a device providing back-up power for the electric grid, a battery that can provide reliable energy for longer will always outlast the competition—figuratively and literally.

Dans le domaine des batteries, la durée est roi. Que nous parlions de la plus petite portable ou d'un appareil fournissant une puissance de secours pour le réseau électrique, une batterie qui peut fournir une énergie fiable pour plus longtemps survivra toujours à la concurrence - vigurativement et littéralement.

The U.S. led the way in nuclear battery innovation over the past 70 years—and even developed the first battery that ran on nuclear radiation in the 1950s. But in the 21st century, China has become the undisputed champ of nuclear batteries, which make it possible to power endeavors for decades without needing to recharge. They could provide the backbone for whole industries we haven’t even invented yet, like cybernetics, which could enable a truly intelligent robot, or deep space missions that could fly us to the stars.

Les États-Unis ont ouvert la voie à l'innovation de la batterie nucléaire au cours des 70 dernières années - et ont même développé la première batterie qui a fonctionné sur le rayonnement nucléaire dans les années 1950. Mais au 21e siècle, la Chine est devenue le champion incontesté des batteries nucléaires, ce qui permet d'alimenter les efforts pendant des décennies sans avoir besoin de se recharger. Ils pourraient fournir l'épine dorsale pour des industries entières que nous n'avons même pas encore inventées, comme la cybernétique, ce qui pourrait permettre un robot vraiment intelligent, ou des missions d'espace foncé qui pourraient nous faire voler vers les étoiles.

Earlier this year, the Chinese company Betavolt unveiled a coin-sized nuclear battery named BV100 that uses Nickel-63 as its radioactive source, yielding an estimated 50-year lifespan. But this battery isn’t just a lab innovation—it’s already being mass produced, with the intention to power technologies ranging from medical and aerospace devices to future smartphones.

Plus tôt cette année, la société chinoise Betavolt a dévoilé une batterie nucléaire de la taille d'une pièce nommée BV100 qui utilise Nickel-63 comme source radioactive, ce qui donne une durée de vie estimée à 50 ans. Mais cette batterie n'est pas seulement une innovation en laboratoire - elle est déjà produite en masse, avec l'intention de pouvoir des technologies allant des appareils médicaux et aérospatiaux aux futurs smartphones.

For most of us, better batteries are simply a convenience, but in some cases, battery life that’s more akin to a human lifespan is crucial. We may have no hope of long-term space exploration or life-saving medical interventions without such long-term batteries, which harness energy from a radiation source. Some elements, like uranium, are radioactive, and they have unstable atomic nuclei that spontaneously lose energy. There’s more than one way to capture that energy—in the 1950s and 60s, NASA developed radioisotope thermoelectric generators that transferred the heat from natural radioactive decay into practical energy.

Pour la plupart d'entre nous, les meilleures batteries sont simplement une commodité, mais dans certains cas, la durée de vie des batteries qui s'apparente plus à une durée de vie humaine est cruciale. Nous n'avons peut-être aucun espoir d'exploration spatiale à long terme ou d'interventions médicales vitales sans des batteries à long terme, qui exploitent l'énergie d'une source de rayonnement. Certains éléments, comme l'uranium, sont radioactifs et ont des noyaux atomiques instables qui perdent spontanément de l'énergie. Il y a plus d'une façon de capturer cette énergie - dans les années 1950 et 60, la NASA a développé des générateurs thermoélectriques radio-isotopes qui ont transféré la chaleur de la désintégration radioactive naturelle en énergie pratique.

But now, a new generation of batteries can trap energy from beta particles, which are electrons or positrons that fly away from their atomic nuclei during radioactive decay. This acts somewhat like photons hitting a solar panel, but in this case, beta radiation is bombarding a specially designed semiconductor, and this is how Betavolt is powering its batteries. Betavoltaic batteries comprise two parts: a radioactive emitter and semiconductor absorber. As the emitter naturally decays, high-speed electrons (aka beta particles) strike the absorber. This creates an “electron-hole” pair, which generates a small-but-stable supply of usable electric current. Since beta particles can be blocked using simply a thin sheet of aluminum, betavoltaic batteries are safe.

Mais maintenant, une nouvelle génération de batteries peut piéger l'énergie à partir de particules bêta, qui sont des électrons ou des positrons qui s'envolent de leurs noyaux atomiques pendant la décroissance radioactive. Cela agit un peu comme des photons frappant un panneau solaire, mais dans ce cas, le rayonnement bêta bombarde un semi-conducteur spécialement conçu, et c'est ainsi que Betavolt propulse ses batteries. Les batteries bétavoltaiques comprennent deux parties: un émetteur radioactif et un absorbeur de semi-conducteur. Lorsque l'émetteur se désintègre naturellement, les électrons à grande vitesse (aka bêta-particules) frappent l'absorbeur. Cela crée une paire de «trous d'électrons», qui génère une alimentation petite mais stable de courant électrique utilisable. Étant donné que les particules bêta peuvent être bloquées en utilisant simplement une mince feuille d'aluminium, les batteries bétavoltaiques sont sûres.

While not producing as much power as NASA’s thermoelectric method, these “betavoltaic batteries” can provide small amounts of reliable power for possibly up to a century—or maybe even longer, depending on the half-life of the material. It may not replace the old, reliable lithium-ion battery that powers most of our gadgets. However, the betavoltaic battery’s long life—coupled with its ability to operate in extreme conditions—makes it perfectly suited for planetary rovers, deep sea sensors, and even pacemakers. Basically, anywhere you desperately want to avoid frequent battery replacement. Nuclear batteries will become even more relevant as the world continues to decarbonize while also becoming increasingly dependent on smart sensors and other internet-connected devices. Several countries are pursuing betavoltaic battery development, including China, the U.S., South Korea, and in Europe.

Bien qu'il ne produise pas autant d'énergie que la méthode thermoélectrique de la NASA, ces «batteries betavoltaiques» peuvent fournir de petites quantités de puissance fiable pour peut-être jusqu'à un siècle - ou peut-être même plus, selon la demi-vie du matériau. Il peut ne pas remplacer l'ancienne batterie lithium-ion fiable qui alimente la plupart de nos gadgets. Cependant, la longue durée de vie de la batterie de Betavoltaic - à coupleuse à sa capacité à fonctionner dans des conditions extrêmes - le rend parfaitement adapté aux rovers planétaires, aux capteurs en mer profonde et même aux stimulateurs cardiaques. Fondamentalement, partout où vous voulez désespérément éviter le remplacement fréquent de la batterie. Les batteries nucléaires deviendront encore plus pertinentes à mesure que le monde continue de décarboniser tout en de plus en plus dépendant des capteurs intelligents et d'autres appareils connectés à Internet. Plusieurs pays poursuivent le développement de batteries Betavoltaic, notamment la Chine, les États-Unis, la Corée du Sud et en Europe.

Betavolt isn’t the only China-based company devising nuclear battery advancements. Just last week, Northwest Normal University in Gansu, China, announced its own carbon-based nuclear battery that can last up to 100 years. Although the basis of this battery, carbon-14, is extremely rare, the South China Morning Post reported that China has a carbon-14 commercial reactor in Zhejiang. Mimicking its photovoltaic playbook for solar energy, China is building the entire supply chain for these devices within its own borders.

Betavolt n'est pas la seule entreprise basée en Chine à élaborer des progrès nucléaires. La semaine dernière, la Northwest Normal University à Gansu, en Chine, a annoncé sa propre batterie nucléaire à base de carbone qui peut durer jusqu'à 100 ans. Bien que la base de cette batterie, le carbone-14, soit extrêmement rare, le South China Morning Post a rapporté que la Chine a un réacteur commercial en carbone-14 à Zhejiang. Imitant son livre de jeu photovoltaïque pour l'énergie solaire, la Chine construit toute la chaîne d'approvisionnement pour ces appareils à l'intérieur de ses propres frontières.

While China forges ahead, the rest of the world is racing to catch up. In the U.S., the Miami, Florida-based City Labs is feverishly working on betavoltaic-based microelectronics for space missions. In November 2024, the company received significant funding from the NIH to develop long-lasting betavoltaic batteries for pacemakers (thanks to their low penetration depth, beta particles can be easily shielded from the body). Instead of Nickel-63, City Labs’ battery uses tritium, which will likely provide a 20-year battery life. Following China’s lead, the company also thinks the supply chain in the U.S. could support the batteries’ production. Scalable production of tritium can happen, because national labs and companies are forging a path, Peter Cabauy, chief executive at City Lab, told Chemistry World.

Pendant que la Chine se moque de l'avance, le reste du monde est en train de se rattraper. Aux États-Unis, le City Labs de Miami, en Floride, travaille fiévreusement sur la microélectronique basée à Betavoltaic pour les missions spatiales. En novembre 2024, la société a reçu un financement important du NIH pour développer des batteries bêtaïques durables pour les stimulateurs cardiaques (grâce à leur faible profondeur de pénétration, les particules bêta peuvent être facilement protégées du corps). Au lieu de Nickel-63, la batterie de City Labs utilise Tritium, qui fournira probablement une durée de vie de la batterie de 20 ans. Après l'exemple de la Chine, la société pense également que la chaîne d'approvisionnement aux États-Unis pourrait soutenir la production des batteries. La production évolutive de Tritium peut se produire, car les laboratoires nationaux et les entreprises forgent un chemin, a déclaré à Peter Cabauy, directeur général de City Lab, à Chemistry World.

City Lab actually developed the world’s first successful betavoltaic battery called the “Betacel” back in the 1970s, but the battery’s relatively limited lifespan at the

City Lab a en fait développé la première batterie Betavoltaic réussie au monde appelée «Betacel» dans les années 1970, mais la durée de vie relativement limitée de la batterie à la